CN202733869U - 一种锅炉水管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了锅炉领域内的一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为6~12头，螺距为20~35mm，导程为180~300mm。本实用新型的水管可应用在电站锅炉上，可减少膜态沸腾及类膜态沸腾现象的发生，有效保护锅炉水管不受烧损，同时，其提高了换热效率，热传导能力可增加20~30%。

Description

一种锅炉水管

技术领域

本实用新型涉及一种管件，特别涉及一种锅炉用的水管。

背景技术

现有技术中，电站锅炉上广泛使用钢管作为水管，这种钢管一般为无缝钢管，可承受较高压力，水管锅炉在锅筒外部设水管受热面，高温烟气在管外流动放热，水在管内吸热，燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。。由于管内横断面比管外小，因此汽水流速大大增加，受热面上产生的蒸汽立即被冲走，这就提高了炉水吸热效率。水管锅炉锅筒直径小，工作压力高，锅炉水循环好，蒸发效率高，适应负荷变化的性能较好，热效率较高。因此，压力较高，蒸发量较大的锅炉都为水管锅炉。

现有锅炉的水管均为内壁光滑的管件，外壁也可以是光滑的，为提高吸热效率，外壁上还可以焊接翅片形成翅片管；工作时，水、汽或汽水混合物在水管内流动，而火焰或烟气在水管外燃烧和流动并将热量不断传递给水管内的水；由于水管在锅炉内是固定的，其受热主要依靠水管单侧受热，受热面为迎向火焰或高温气流的方向，在相应的水管内壁上，相应位置的水更容易汽化，与管壁接触的水会产生汽泡而局部沸腾，汽泡的进一步聚结会扩展成连续的蒸汽流，形成膜态沸腾。该现象可在普通锅炉的蒸发管、核电厂蒸汽发生器传热管、反应堆堆芯冷却剂通道中见到。当管壁壁面和流体之间生成蒸汽膜时，蒸汽膜的使热量交换变得很差，以致水管管壁会达到很高的温度，而有烧毁的危险。 

汽水密度相等时的压力称为临界压力，水在临界压力22.1MPa加热到374.15℃时即被全部汽化，水变成蒸汽不需要汽化潜热，即水没有蒸发现象就变成蒸汽，该温度称为临界温度，或称之为相变点温度(超临界压力24.5--27.5MPa时的相变点温度为380--410℃)。在相变点温度附近存在着一个最大比热区，在该区内工质物性发生突变：紧靠管壁的工质密度有可能比流动在管中心的工质密度小得多，即在流动截面中存在着工质的不均匀性。当受热面热负荷高到某一数值时，在紧贴壁面的地方可能造成传热恶化，这一现象称之为类膜态沸腾现象。为避免这一现象，锅炉相变点区域通常设计在热负荷相对较低的地方，或提高工质的流速。

膜态沸腾及类膜态沸腾现象主要发生在水管的主要受热面一侧，其结果是导致水管局部烧损、热效率降低。而在背离主要受热面的另一侧，该现象则发生较少。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锅炉水管，使其能最大程度上减少膜态沸腾及类膜态沸腾现象，提高热效率及保护锅炉水管不受烧损。

本实用新型的目的是这样实现的：一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为6~12头，螺距为20~35mm，导程为180~300mm。

本实用新型的水管可应用在高压的电站锅炉上，其工作时，高压水流从水管内壁表面流过时，在多头内螺纹的导向作用下，贴近水管内壁的水流以0.05~0.1m/s的周向速度旋转，其能将主受热面一侧吸收的热量迅速带离受热面，使其传递给管体内其他部分的水；管体内外层的水流密度小，内层的水流密度大，在旋转离心力的作用下，内层水有向外运动的趋势，外层水有向中心运动的趋势，相互作用下，会进一步对流换热，及时将所受热量导走，避免产生膜态沸腾及类膜态沸腾。由于水流的轴向流速远大于其旋转速度，一般为0.3~1.5m/s,在管体内的外层受到管壁的阻滞，水流呈旋转并在轴向方上流速降低，而在管体中心位置，水流速度较大，水流在越过每一内螺纹的顶部时，在内螺纹的根部会产生一个涡流区，涡流区会促进内层和外层的水之间互换位置，从而使得传热效率更高。多头内螺纹的头数为6~12头，是为了保证水流能逐一越过各头内螺纹，以产生足够多的涡流区；螺距为20~35mm，导程为180~300mm是为了保证水流能够以0.05~0.1m/s的周向速度旋转，与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：其应用在水管锅炉上，可减少膜态沸腾及类膜态沸腾现象的发生，有效保护锅炉水管不受烧损，同时，其提高了换热效率，热传导能力可增加20~30%。

为进一步保证使用可靠，所述多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽为5~10mm，螺纹底宽15~25mm。该结构的螺纹不易被水流冲刷或腐蚀，提高了使用寿命。

为能形成足够旋转流速的水流，所述梯形螺纹的螺纹高度为1~1.5mm。

为进一步避免腐蚀，所述梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径0.1~1.2mm。在圆角过渡位置，如采用棱角，则水在该位置附近易生产空泡腐蚀现象，导致水管损坏，而采用圆角过渡，可最大限度底降低空泡腐蚀现象。

为保证管体制造方便且具有足够的强度，所述管体外径为40~80mm，管体的最小内径与管体外径之比为：0.55~0.65。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图所示，为一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体2，管体2的内壁上设有多头内螺纹1，多头内螺纹1的头数为6头，螺距为20mm，导程为180mm；多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽W1为5mm，螺纹根部宽W2为15mm；梯形螺纹的螺纹高度h为1mm；梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径为0.1mm。管体外径为40mm，管体的最小内径与管体外径之比为：0.55。

实施例2

一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为12头，螺距为35mm，导程为300mm；多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽为10mm，螺纹根部宽25mm；梯形螺纹的螺纹高度为1.5mm；梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径为1.2mm。管体外径为80mm，管体的最小内径与管体外径之比为： 0.65。

实施例3

一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为8头，螺距为25mm，导程为220mm；多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽为8mm，螺纹根部宽20mm；梯形螺纹的螺纹高度为1.2mm；梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径为0.5mm。管体外径为60mm，管体的最小内径与管体外径之比为：0.6。

实施例4

一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为10头，螺距为35mm，导程为280mm；多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽为10mm，螺纹根部宽15mm；梯形螺纹的螺纹高度为1.5mm；梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径为0.3mm。管体外径为80mm，管体的最小内径与管体外径之比为：0.55。

下面是上述各锅炉钢管的工作参数，其设置在300MW的电站锅炉上：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	现有技术（光管）
						锅炉工作压力（MPa）	16.7	16.7	16.7	16.7	16.7
轴向水流速度（m/s）	1.0	1.0	1.0	1.0	1
						周向水流速度（m/s）	0.05	0.1	0.08	0.08	0
容量（t/h)	1150	1250	1190	1200	1000
						水管使用寿命（h）	11000	11000	11000	11000	8000

上述试验结果表明，采用本实用新型的多头内螺纹锅炉钢管，可明显延长水管的使用寿命，提高容量，提高热效率。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种锅炉水管，包括断面呈圆形的管体，其特征在于：所述管体内壁上设有多头内螺纹，多头内螺纹的头数为6~12头，螺距为20~35mm，导程为180~300mm。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉水管，其特征在于：所述多头内螺纹为梯形螺纹，螺纹顶宽为5~10mm，螺纹根部宽15~25mm。

3.根据权利要求2所述的一种锅炉水管，其特征在于：所述梯形螺纹的螺纹高度为1~1.5mm。

4.根据权利要求3所述的一种锅炉水管，其特征在于：所述梯形螺纹的顶部和根部呈圆角过渡，圆角半径为0.1~1.2mm。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种锅炉水管，其特征在于：所述管体外径为40~80mm，管体的最小内径与管体外径之比为：0.55~0.65。

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